Minyak Bumi

Minyak bumi

Cadangan minyak terbukti, 2009

Pompa minyak di pengeboran minyak dekat Lubbock, Texas.

Berkas:Photo lg kuwait.jpg

Pengilangan minyak di Mina-Al-Ahmadi, Kuwait

Pompa minyak

Minyak Bumi (bahasa Inggris: petroleum, dari bahasa Latin petrus – karang dan oleum – minyak), dijuluki juga sebagai emas hitam, adalah cairan kental, berwarna coklat gelap, atau kehijauan yang mudah terbakar, yang berada di lapisan atas dari beberapa area di kerak bumi. Minyak Bumi terdiri dari campuran kompleks dari berbagai hidrokarbon, sebagian besar seri alkana, tetapi bervariasi dalam penampilan, komposisi, dan kemurniannya. Minyak Bumi diambil dari sumur minyak di pertambangan-pertambangan minyak. Lokasi sumur-sumur minyak ini didapatkan setelah melalui proses studi geologi, analisis sedimen, karakter dan struktur sumber, dan berbagai macam studi lainnya.^[1][2] Setelah itu, minyak Bumi akan diproses di tempat pengilangan minyak dan dipisah-pisahkan hasilnya berdasarkan titik didihnya sehingga menghasilkan berbagai macam bahan bakar, mulai dari bensin dan minyak tanah sampai aspal dan berbagai reagen kimia yang dibutuhkan untuk membuat plastik dan obat-obatan.^[3] Minyak Bumi digunakan untuk memproduksi berbagai macam barang dan material yang dibutuhkan manusia.^[4]

Komposisi

Jika dilihat kasar, minyak Bumi hanya berisi minyak mentah saja, tapi dalam penggunaan sehari-hari ternyata juga digunakan dalam bentuk hidrokarbon padat, cair, dan gas lainnya. Pada kondisi temperatur dan tekanan standar, hidrokarbon yang ringan seperti metana, etana, propana, dan butana berbentuk gas yang mendidih pada -161.6 °C, -88.6 °C, -42 °C, dan -0.5 °C, berturut-turut (-258.9°, -127.5°, -43.6°, dan +31.1° F), sedangkan karbon yang lebih tinggi, mulai dari pentana ke atas berbentuk padatan atau cairan. Meskipun begitu, di sumber minyak di bawah tanah, proporsi gas, cairan, dan padatan tergantung dari kondisi permukaan dan diagram fase dari campuran minyak Bumi tersebut.^[5]

Sumur minyak sebagian besar menghasilkan minyak mentah, dan terkadang ada juga kandungan gas alam di dalamnya. Karena tekanan di permukaan Bumi lebih rendah daripada di bawah tanah, beberapa gas akan keluar dalam bentuk campuran. Sumur gas sebagian besar menghasilkan gas. Tapi, karena suhu dan tekanan di bawah tanah lebih besar daripada suhu di permukaan, maka gas yang keluar kadang-kadang juga mengandung hidrokarbon yang lebih besar, seperti pentana, heksana, dan heptana dalam wujud gas. Di permukaan, maka gas ini akan mengkondensasi sehingga berbentuk kondensat gas alam. Bentuk fisik kondensat ini mirip dengan bensin.

Persentase hidrokarbon ringan di dalam minyak mentah sangat bervariasi tergantung dari ladang minyak, kandungan maksimalnya bisa sampai 97% dari berat kotor dan paling minimal adalah 50%.

Jenis hidrokarbon yang terdapat pada minyak Bumi sebagian besar terdiri dari alkana, sikloalkana, dan berbagai macam jenis hidrokarbon aromatik, ditambah dengan sebagian kecil elemen-elemen lainnya seperti nitrogen, oksigen dan sulfur, ditambah beberapa jenis logam seperti besi, nikel, tembaga, dan vanadium. Jumlah komposisi molekul sangatlah beragam dari minyak yang satu ke minyak yang lain tapi persentase proporsi dari elemen kimianya dapat dilihat di bawah ini:^[6]

Komposisi elemen berdasarkan berat
Elemen	Rentang persentase
Karbon	83 sampai 87%
Hidrogen	10 sampai 14%
Nitrogen	0.1 sampai 2%
Oksigen	0.05 sampai 1.5%
Sulfur	0.05 sampai 6.0%
Logam	< 0.1%

Ada 4 macam molekul hidrokarbon yang ada dalam minyak mentah. Persentase relatif setiap molekul berbeda-beda tiap lokasi minyaknya, sehingga menggambarkan ciri-ciri dari setiap minyak.^[5]

Komposisi molekul berdasarkan berat
Hidrokarbon	Rata-rata	Rentang
Parafin	30%	15 sampai 60%
Naptena	49%	30 sampai 60%
Aromatik	15%	3 sampai 30%
Aspaltena	6%	sisa-sisa

Kebanyakan minyak mentah di dunia merupakan non-konvensional.^[7]

Penampakan fisik dari minyak Bumi sangatlah beragam tergantung dari komposisinya. Minyak Bumi biasanya berwarna hitam atau coklat gelap (meskipun warnanya juga bisa kekuningan, kemerahan, atau bahkan kehijauan). Pada sumur minyak biasanya ditemukan juga gas alam yang mempunyai massa jenis lebih ringan daripada minyak Bumi, sehingga biasanya keluar terlebih dahulu dibandingkan minyak. Dalam campuran itu, terdapat juga air asin, yang massa jenisnya lebih rendah sehingga berada di lapisan di bawah minyak. Minyak mentah juga dapat ditemukan dengan campuran dengan pasir dan minyak, seperti pada pasir minyak Athabasca di Kanada, yang biasanya merujuk pada bitumen mentah. Bitumen yang terdapat di Kanada memiliki karakteristik lengket, berwarna hitam, bentuknya seperti minyak mentah dalam wujud tar, sehingga sangat lengket dan berat dan harus dipanaskan terlebih dahulu agar larut dan bisa dialirkan.^[8] Venezuela juga mempunyai cadangan minyak dalam jumlah besar di pasir minyak Orinoco, meskipun jumlah hidrokarbon yang terkandung lebih cair daripada di Kanada. Jenis minyak ini disebut dengan minyak ekstra berat. Minyak yang terdapat dalam pasir minyak ini disebut dengan minyak tak konvensional untuk membedakannya dari minyak yang dapat diekstrak dengan metode tradisional biasa. Kanada dan Venezuela diperkirakan mempunyai 3,6 triliun barel (570×10⁹ m³) bitumen dan minyak ekstra-berat ini, sekitar dua kali dari volume cadangan minyak konvensional dunia.^[9]

Minyak Bumi sebagian besar digunakan untuk memproduksi bensin dan minyak bakar, keduanya merupakan sumber "energi primer" utama.^[10] 84% dari volume hidrokarbon yang terkandung dalam minyak Bumi diubah menjadi bahan bakar, yang di dalamnya termasuk dengan bensin, diesel, bahan bakar jet, dan elpiji.^[11] Minyak Bumi yang tingkatannya lebih ringan akan menghasilkan minyak dengan kualitas terbaik, tapi karena cadangan minyak ringan dan menengah semakin hari semakin sedikit, maka tempat-tempat pengolahan minyak sekarang ini semakin meningkatkan pemrosesan minyak berat dan bitumen, diikuti dengan metode yang makin kompleks dan mahal untuk memproduksi minyak. Karena minyak Bumi tyang tingkatannya berat mengandung karbon terlalu banyak dan hidrogen terlalu sedikit, maka proses yang biasanya dipakai adalah mengurangi karbon atau menambahkan hidrogen ke dalam molekulnya. Untuk mengubah molekul yang panjang dan kompleks menjadi molekul yang lebih kecil dan sederhana, digunakan proses fluid catalytic cracking.

Karena mempunyai kepadatan energi yang tinggi, pengangkutan yang mudah, dan cadangan yang banyak, minyak Bumi telah menjadi sumber energi paling utama di dunia sejak pertengahan tahun 1950-an. Minyak Bumi juga digunakan sebagai bahan mentah dari banyak produk-produk kimia, farmasi, pelarut, pupuk, pestisida, dan plastik; dan sisa 16% lainnya yang tidak digunakan untuk produksi energi diubah menjadi material lainnya.

Cadangan minyak yang diketahui saat ini berkisar 190 km³ (1,2 triliun barrel) tanpa pasir minyak,^[12] atau 595 km³ (3,74 triliun barrel) jika pasir minyak ikut dihitung.^[13] Konsumsi minyak Bumi saat ini berkisar 84 juta barrel (13,4×10⁶ m³) per harinya, atau 4.9 km³ per tahunnya. Dengan cadangan minyak yang ada sekarang, minyak Bumi masih bisa dipakai sampai 120 tahun lagi, jika konsumsi dunia diasumsikan tidak bertambah.

Beberapa ilmuwan menyatakan bahwa minyak adalah zat abiotik, yang berarti zat ini tidak berasal dari fosil tetapi berasal dari zat anorganik yang dihasilkan secara alami dalam perut Bumi. Namun, pandangan ini diragukan dalam lingkungan ilmiah.

Kimia

Oktana, hidrokarbon yang ditemukan pada bensin. Garis-garis melambangkan ikatan tunggal, bola hitam melambangkan karbon, sedangkan bola putih melambangkan hidrogen.

Minyak Bumi merupakan campuran dari berbagai macam hidrokarbon, jenis molekul yang paling sering ditemukan adalah alkana (baik yang rantai lurus maupun bercabang), sikloalkana, hidrokarbon aromatik, atau senyawa kompleks seperti aspaltena. Setiap minyak Bumi mempunyai keunikan molekulnya masing-masing, yang diketahui dari bentuk fisik dan ciri-ciri kimia, warna, dan viskositas.

Alkana, juga disebut dengan parafin, adalah hidrokarbon tersaturasi dengan rantai lurus atau bercabang yang molekulnya hanya mengandung unsur karbon dan hidrogen dengan rumus umum C_nH_2n+2. Pada umumnya minyak Bumi mengandung 5 sampai 40 atom karbon per molekulnya, meskipun molekul dengan jumlah karbon lebih sedikit/lebih banyak juga mungkin ada di dalam campuran tersebut.

Alkana dari pentana (C₅H₁₂) sampai oktana (C₈H₁₈) akan disuling menjadi bensin, sedangkan alkana jenis nonana (C₉H₂₀) sampai heksadekana (C₁₆H₃₄) akan disuling menjadi diesel, kerosene dan bahan bakar jet). Alkana dengan atom karbon 16 atau lebih akan disuling menjadi oli/pelumas. Alkana dengan jumlah atom karbon lebih besar lagi, misalnya parafin wax mempunyai 25 atom karbon, dan aspal mempunyai atom karbon lebih dari 35. Alkana dengan jumlah atom karbon 1 sampai 4 akan berbentuk gas dalam suhu ruangan, dan dijual sebagai elpiji (LPG). Di musim dingin, butana (C₄H₁₀), digunakan sebagai bahan campuran pada bensin, karena tekanan uap butana yang tinggi akan membantu mesin menyala pada musim dingin. Penggunaan alkana yang lain adalah sebagai pemantik rokok. Di beberapa negara, propana (C₃H₈) dapat dicairkan dibawah tekanan sedang, dan digunakan masyarakat sebagai bahan bakar transportasi maupun memasak.

Sikloalkana, juga dikenal dengan nama naptena, adalah hidrokarbon tersaturasi yang mempunyai satu atau lebih ikatan rangkap pada karbonnya, dengan rumus umum C_nH_2n. Sikloalkana memiliki ciri-ciri yang mirip dengan alkana tapi memiliki titik didih yang lebih tinggi.

Hidrokarbon aromatik adalah hidrokarbon tidak tersaturasi yang memiliki satu atau lebih cincin planar karbon-6 yang disebut cincin benzena, dimana atom hidrogen akan berikatan dengan atom karbon dengan rumus umum C_nH_n. Hidrokarbon seperti ini jika dibakar maka akan menimbulkan asap hitam pekat. Beberapa bersifat karsinogenik.

Semua jenis molekul yang berbeda-beda di atas dipisahkan dengan distilasi fraksional di tempat pengilangan minyak untuk menghasilkan bensin, bahan bakar jet, kerosin, dan hidrokarbon lainnya. Contohnya adalah 2,2,4-Trimetilpentana (isooktana), dipakai sebagai campuran utama dalam bensin, mempunyai rumus kimia C₈H₁₈ dan bereaksi dengan oksigen secara eksotermik:^[14]

2 C₈H_18(l) + 25 O_2(g) → 16 CO_2(g) + 18 H₂O_(g) + 10.86 MJ/mol (oktana)

Jumlah dari masing-masing molekul pada minyak Bumi dapat diteliti di laboratorium. Molekul-molekul ini biasanya akan diekstrak di sebuah pelarut, kemudian akan dipisahkan di kromatografi gas, dan kemudian bisa dideteksi dengan detektor yang cocok. ^[15]

Pembakaran yang tidak sempurna dari minyak Bumi atau produk hasil olahannya akan menyebabkan produk sampingan yang beracun. Misalnya, terlalu sedikit oksigen yang bercampur maka akan menghasilkan karbon monoksida. Karena suhu dan tekanan yang tinggi di dalam mesin kendaraan, maka gas buang yang dihasilkan oleh mesin biasanya juga mengandung molekul nitrogen oksida yang dapat menimbulkan asbut.

Persamaan empiris untuk ciri-ciri termal pada produk hasil olahan minyak Bumi

Panas pembakaran

Pada volume yang konstan maka panas pembakaran dari produk minyak Bumi dapat diperkirakan dengan rumus:

.

dengan dalam kal/gram dan d adalah gravitasi khusus pada suhu 60 °F (16 °C).

Konduktivitas termal

Konduktivitas termal dari cairan-cairan yang berasal dari minyak Bumi dapat dirumuskan sebagai berikut:

0.547

Satuan K adalah BTU hr⁻¹ft⁻² , t diukur dalam °F dan d adalah gravitasi khusus pada suhu 60 °F (16 °C).

Penggunaan

Struktur kimia dari minya Bumi sangatlah heterogen, terdiri dari banyak rantai hidrokarbon dengan panjang yang berbeda-beda. Maka dari itu, minyak Bumi dibawa ke tempat pengilangan minyak sehingga senyawa-senyawa hidrokarbon ini bisa dipisahkan dengan teknik distilasi dan proses kimia lainnya. Hasil penyulingan minyak inilah yang digunakan manusia untuk berbagai macam kebutuhan.

Bahan bakar

Jenis produk paling umum dari penyulingan minyak Bumi adalah bahan bakar. Jenis-jenis bahan bakar itu antara lain (dilihat dari titik didihnya):^[16]

Hasil penyulingan minyak Bumi
Nama bahan bakar	Titik didih oC
Elpiji (LPG)	-40
Butana	-12 sampai -1
Bensin	-1 sampai 180
Bahan bakar jet	150 sampai 205
Minyak tanah	205 sampai 260
Minyak bakar	205 sampai 290
Diesel	260 sampai 315

Produk turunan lainnya

Beberapa produk hasil olahan hidrokarbon dapat dicampur dengan senyawa non-hidrokarbon untuk membentuk senyawa lainnya:

• Alkena (olefin), dapat diproduksi menjadi plastik atau senyawa lain.
• Pelumas (oli mesin dan gemuk).
• Wax, digunakan dalam pengepakan makanan beku.
• Sulfur atau Asam sulfat. Merupakan senyawa penting dalam industri.
• Tar.
• Aspal.
• Kokas minyak Bumi, digunakan sebagai bahan bakar padat.
• Parafin wax.
• Petrokimia aromatik, digunakan sebagai campuran pada produksi bahan-bahan kimia lainnya.

Di Indonesia

Di Indonesia, minyak Bumi yang diolah banyak digunakan sebagai Bahan bakar minyak atau BBM, yang merupakan salah satu jenis bahan bakar yang digunakan secara luas di era industrialisasi.

Ada beberapa jenis BBM yang dikenal di Indonesia, di antaranya adalah:

• Minyak tanah rumah tangga
• Minyak tanah industri
• Pertamax Racing
• Pertamax
• Pertamax Plus
• Premium
• Bio Premium
• Bio Solar
• Pertamina DEX
• Solar transportasi
• Solar industri
• Minyak diesel
• Minyak bakar

Di Indonesia, harga BBM sering mengalami kenaikan disebabkan alasan pemerintah yang ingin mengurangi subsidi. Tujuan dari pengurangan tersebut dikatakan adalah agar dana yang sebelumnya digunakan untuk subsidi dapat dialihkan untuk hal-hal lain seperti pendidikan dan pembangunan infrastruktur. Di sisi lain, kenaikan tersebut sering memicu terjadinya kenaikan pada harga barang-barang lainnya seperti barang konsumen, sembako dan bisa juga tarif listrik sehingga selalu ditentang masyarakat.

Sejarah

Pengeboran minyak di Okemah, Oklahoma, 1922.

Minyak Bumi telah digunakan oleh manusia sejak zaman kuno, dan sampai saat ini masih merupakan komoditas yang penting. Minyak Bumi menjadi bahan bakar utama setelah ditemukannya mesin pembakaran dalam, semakin majunya penerbangan komersial, dan meningkatnya penggunaan plastik.

Lebih dari 4000 tahun yang lalu, menurut Herodotus dan Diodorus Siculus, aspal telah digunakan sebagai konstruksi dari tembok dan menara Babylon; ada banyak lubang-lubang minyak di dekat Ardericca (dekat Babylon).^[17] Jumlah minyak yang besar ditemukan di tepi Sungai Issus, salah satu anak sungai dari Sungai Eufrat. Tablet-tablet dari Kerajaan Persia Kuno menunjukkan bahwa kebutuhan obat-obatan dan penerangan untuk kalangan menengah-atas menggunakan minyak Bumi. Pada tahun 347, minyak diproduksi daqri sumur yang digali dengan bambu di China.^[18]

Pada tahun 1850-an, Ignacy Łukasiewicz menemukan bagaimana proses untuk mendistilasi minyak tanah dari minyak Bumi, sehingga memberikan alternatif yang lebih murah daripada harus menggunakan minyak paus. Maka, dengan segera, pemakaian minyak Bumi untuk keperluan penerangan melonjak drastis di Amerika Utara.^[19] Sumur minyak komersial pertama di dunia yang digali terletak di Polandia pada tahun 1853. Pengeboran minyak kemudian berkembang sangat cepat di banyak belahan dunia lainnya, terutama saat Kerajaan Rusia berkuasa. Perusahaan Branobel yang berpusat di Azerbaijan menguasai produksi minyak dunia pada akhir abad ke-19.

Industri minyak mentah

Harga minyak West Texas Intermediate di New York Mercantile Exchange, 1996–2009

Hal-hal yang termasuk di dalam industri minyak mentah adalah proses eksplorasi, ekstraksi, pengilangan, dan transportasi (yang biasanya diangkut dengan kapal tanker dan jalur pipa). Volume terbesar dari industri ini adalah bahan bakar minyak dan bensin. Minyak Bumi juga merupakan bahan bakar utama dalam pembuatan produk kimia lainnya, termasuk obat-obatan, pelarut, pupuk, pestisida, dan plastik. Industri ini biasanya terbagi menjadi 3 komponen besar: upstream, midstream dan downstream.

Minyak Bumi merupakan kebutuhan yang sangat penting bagi banyak industri, dan sangat penting untuk menjaga peradaban manusia di jaman industrialisasi ini, sehingga minyak Bumi ini menjadi perhatian serius bagi banyak pemerintahan di banyak negara. Saat ini minyak Bumi masih menjadi sumber energi terbesar di banyak kawasan di dunia, dengan persentase bervariasi mulai dari yang terendah 32% di Eropa dan Asia, sampai yang paling tertinggi di Timur Tengah, yaitu mencapai 53%. Di kawasan lainnya, persentase pemakaian minyak Bumi sebagai sumber energi untuk Amerika Selatan dan Tengah mencapai 44%, Afrika 41%, dan Amerika Utara 40%. Saat ini dunia mengkonsumsi 30 juta barrel (4.8 km³) minyak per tahunnya, dan pengkonsumsi minyak terbesar tetaplah negara-negara maju. Menurut data, Amerika Serikat saja mengkonsumsi 24% konsumsi minyak dunia pada tahun 2004,^[21] meskipun di tahun 2007 persentasenya turun menjadi 21%.^[22]

Minyak Bumi berdasarkan negara

Statistik konsumsi

• 

Emisi karbon global, indikator dari konsumsi minyak mentah dari tahun 1800-2007. Untuk keseluruhan, warnanya hitam, sedangkan untuk minyak saja warna biru.

• 

Proyeksi penggunaan energi, oleh EIA

• 

Konsumsi minyak mentah per harinya, dari tahun 1980 to 2006

• 

konsumsi minyak Bumi berdasarkan persentase wilayah dari tahun 1980-2006: merah=Amerika Serikat, biru=Eropa, kuning=Asia+Oseania

• 

Konsumsi minyak mentah tahun 2010 di dunia dan berdasarkan wilayah. Global Energy Statistical Yearbook 2011

Produksi

Negara-negara produsen minyak Bumi

Grafik dari negara-negara produsen minyak utama dunia, 1960-2006, termasuk Uni Soviet^[23]

Dalam industri minyak mentah, yang dimaksud dengan produksi adalah seberapa banyak minyak mentah yang berhasil diekstraksi.